亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：基于二维位置敏感传感器的空间六自由度物体定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物体定位系统，特别涉及一种非接触式的空间六自由度物体的定位系统，属于IC装备技术领域。
背景技术：
以光刻机硅片台、掩膜台为代表的空间六自由度物体的精确、快速定位是实现该物体精确运动控制的必要条件。目前空间物体定位普遍采用光电编码器、光栅尺、磁编码器、超声传感器、视觉传感器、象限仪、电涡流传感器、激光干涉仪及激光测距传感器等，但在这些传感器构建的定位系统中，要么传感器存在线缆连接，(线缆必然会对运动精度产生干扰)，要么定位系统存在造价高、体积大的缺点，因此，亟需一种无线缆连接非接触式的空间物体定位系统，同时具有定位精度高、响应快、结构简单及成本低等特点。

发明内容
本发明的目的在于针对现有光刻机硅片台、掩膜台的技术要求，提出一种结构简单、定位精度高、响应速度快、非接触式的空间六自由度物体定位系统。本发明的技术方案如下一种基于二维位置敏感传感器的空间六自由度物体定位系统，其特征在于该系统包括半导体激光器、光纤准直器、输入光纤、光纤分路器、第一输出光纤、第一滤光片、第一 PSD传感器、第二输出光纤、第二滤光片、第二 PSD传感器、第三输出光纤、第三滤光片、第三PSD传感器以及信号处理系统；半导体激光器发射的激光照射到光纤准直器上，光纤准直器将激光耦合到输入光纤中，后经光纤分路器分成三路，分别通过第一输出光纤、第二输出光纤和第三输出光纤传输，经第一滤光片、第二滤光片和第三滤光片分别滤光后由第一 PSD传感器、第二 PSD传感器和第三PSD传感器接收，三个PSD传感器上光斑位置由信号处理系统进行处理；所述的第一 PSD传感器、第二 PSD传感器和第三PSD传感器分别与待测物体的三个不同侧面相对应；所述的光纤准直器、输入光纤、光纤分路器、第一输出光纤、第二输出光纤和第三输出光纤固定于待侧物体上。上述技术方案中，所述的半导体激光器、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一 PSD传感器、第二 PSD传感器和第三PSD传感器固定于外部支撑上。本发明具有以下优点及突出性效果由于光纤准直器、输入光纤、光纤分路器、第一输出光纤、第二输出光纤和第三输出光纤除了内部连接外不与除待测物体外的任何物体存在线缆连接，因此，是一种非接触式的定位系统，能够避免线缆对物体运动精度的影响， 具有定位精度高、响应快、结构简单及成本低等特点。


图1是本发明技术方案结构示意图。1-半导体激光器；2-光纤准直器；3-输入光纤；4-光纤分路器；5-第一 PSD传感器；6-第一滤光片；7-第一输出光纤；8-第二 PSD传感器；9-第二滤光片；10-第二输出光纤；11-第三PSD传感器；12-第三滤光片；13-第三输出光纤；14-待侧物体；15-外部支撑。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理、结构和工作过程进一步说明。如图1所示，本发明提供的基于二维位置敏感传感器的空间六自由度物体定位系统，包括半导体激光器1、光纤准直器2、输入光纤3、光纤分路器4、第一输出光纤7、第一滤光片6、第一 PSD传感器5、第二输出光纤10、第二滤光片9、第二 PSD传感器8、第三输出光纤13、第三滤光片12、第三PSD传感器11以及信号处理系统；半导体激光器1发射的激光照射到光纤准直器2上，光纤准直器将激光耦合到输入光纤3中，后经光纤分路器4分成三路，第一路通过第一输出光纤7传输并经第一滤光片6滤光后由第一 PSD传感器接受；第二路通过第二输出光纤10传输并经第二滤光片9滤光后由第二 PSD传感接器8接受；第三路通过第三输出光纤13传输并经第三滤光片12滤光后由第三PSD传感器接受。三个PSD传感器上光斑位置由信号处理系统进行处理。所述的光纤准直器2、输入光纤3、光纤分路器4、第一输出光纤7、第二输出光纤10 和第三输出光纤13固定于待侧物体14上。所述的第一 PSD传感器5、第二 PSD传感器8和第三PSD传感器11固定于外部支撑15上，并分别与待测物体的三个不同侧面相对应。由于每个PSD传感器可以获得待测物体的2个运动信息，3个PSD传感器共可获得6个运动信息，利用这6个运动信息通过简单的运动学解算即可得到待测物体的空间六自由度的位姿。
权利要求
1.一种基于二维位置敏感传感器的空间六自由度物体定位系统，其特征在于该系统包括半导体激光器(1)、光纤准直器( 、输入光纤C3)、光纤分路器(4)、第一输出光纤(7)、 第一滤光片(6)、第一 PSD传感器(5)、第二输出光纤(10)、第二滤光片(9)、第二 PSD传感器(8)、第三输出光纤(13)、第三滤光片(12)、第三PSD传感器(11)以及信号处理系统；半导体激光器(1)发射的激光照射到光纤准直器( 上，光纤准直器( 将激光耦合到输入光纤C3)中，后经光纤分路器(4)分成三路，分别通过第一输出光纤(7)、第二输出光纤(10)和第三输出光纤(1 传输，经第一滤光片(6)、第二滤光片(9)和第三滤光片(12) 分别滤光后由第一 PSD传感器(5)、第二 PSD传感器(8)和第三PSD传感器(11)接收，三个 PSD传感器上光斑位置由信号处理系统进行处理；所述的第一 PSD传感器(5)、第二 PSD传感器(8)和第三PSD传感器(11)分别与待测物体的三个不同侧面相对应；所述的光纤准直器O)、输入光纤(3)、光纤分路器、第一输出光纤(7)、第二输出光纤(10)和第三输出光纤(1 固定于待侧物体(14)上。
2.根据权利要求1所述的基于二维位置敏感传感器的空间六自由度物体定位系统，其特征在于所述的半导体激光器(1)、第一滤光片(6)、第二滤光片(9)、第三滤光片(12)、第一 PSD传感器(5)、第二 PSD传感器(8)和第三PSD传感器(11)固定于外部支撑(15)上。
全文摘要
一种基于二维位置敏感传感器的空间六自由度物体定位系统，针对光刻机硅片台、掩膜台的定位而发明。该系统主要包括半导体激光器、光纤准直器、光纤、光纤分路器、滤光片、三个PSD传感器及信号处理系统。半导体激光器发射的激光照射到光纤准直器上，后经光纤分路器分三路分别传输，经滤光片滤除背景光后由PSD传感器接收，激光光斑在三个PSD传感器上的位置经信号处理系统处理得到空间六自由度物体的位姿。该定位系统采用非接触式测量，避免了线缆对平台运动精度的影响，同时具有定位精度高、响应快、结构简单及成本低等特点。
文档编号G01C21/00GK102410836SQ201110210439
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者刘召, 尹文生, 张鸣, 徐登峰, 朱煜, 杨开明, 穆海华, 胡金春 申请人:清华大学